通信原理模拟调制系统PPT学习教案

会计学1通信通信(tng xn)原理模拟调制系统原理模拟调制系统第一页，共117页。2第2页/共116页第二页，共117页。3调制：用调制信号去控制载波某个参数(幅度、频率、相位)。调制(tiozh)信号 m(t)（信息信号）调制器已调信号(xnho)s(t)（传输信号(xnho)）载波信号c(t) (单音正弦波)连续变化的模拟量模拟调制离散的数字量(二进制数字脉冲)数字调制(单频正弦波)连续波形连续波调制脉冲波形脉冲调制(矩形周期脉冲)第3页/共116页第三页，共117页。4载波(zib)信号不同：调制(tiozh)信号不同：模拟调制：调制信号是连续变化的模拟信号数字调制：调制信号是离散的数字信号连续波调制：载波信号是连续波形脉冲调制：载波信号是脉冲波形第4页/共116页第四页，共117页。5被调制(tiozh)载波参数不同：幅度调制(tiozh)：载波幅度随调制(tiozh)信号变化频率调制(tiozh)：载波频率随调制(tiozh)信号变化相位调制(tiozh)：载波相位随调制(tiozh)信号变化频谱的变化：已调信号与输入信号频谱之间呈线性搬移已调信号与输入信号频谱之间呈非线性搬移线性调制：非线性调制：sm (f )线性调制非线性调制m (f )sm (f )频谱之间呈线性搬移关系：AM、ASK频谱之间没有线性对应关系：FM、PM、FSK 第5页/共116页第五页，共117页。6n式中， m(t)基带调制信号。0( )coscs tAt0( )( )cos()mcstAm tt第6页/共116页第六页，共117页。7( )()()2mccASMM 结论:已调信号的幅度随基带信号正比变化,频谱是基带信号频谱的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制又称为线性调制。 注意(zh y):“线性”并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。第7页/共116页第七页，共117页。8Otm(t)调制信号( )0m t 叠加直流m0Ot0m0+m(t)OtAmaxOtsAM(t)Amin时域表示(biosh)（1）标准(biozhn)调幅 AM0( )( )coscos( )cosAMcccstm ttmtm tt第8页/共116页第八页，共117页。9号(xnho)。n否则,出现“过调幅”现象，包络检波失效。Amin A max第9页/共116页第九页，共117页。10 m (t) max m0将会出现过调幅现象而产生包络失真,不能用包络检波器进行(jnxng)解调，为保证无失真解调，可以采用相干解调 当满足条件m (t)max m0时，AM信号的包络与调制信号成正比，可以(ky)用包络检波法很容易恢复出原始的调制信号maxmin0maxminAMAAmmAA重要参数：调幅(dio f)指数AM调制波形分析Otm(t)AmaxOtsAM(t)Amin满调幅, =1，此时m=m0 AM欠调幅，一般 小于1AM过调幅， 大于1 ，Amin为负值AM第10页/共116页第十页，共117页。11AM信号的频谱包含(bohn):载频分量上边带下边带 上边带与原调制(tiozh)信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。载频(zi pn)分量下边带上边带单音调制01( ) ()()()()2AMccccSmMM 第11页/共116页第十一页，共117页。12HAMfB222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstmm ttmtmttm m tt( )0m t 220( )22AMcSmmtPPP调制(tiozh)信号带宽是基带信号带宽fH的两倍：所以载波功率边带功率第12页/共116页第十二页，共117页。132220 ( )/2/2 ( )/2SAMAMPmtPmmtAM调制(tiozh)方式调制(tiozh)效率低！“满调幅”时，如果m(t)为矩形波形，则最大可得到AM =50%，而m(t)为正弦波时可得到AM =33.3%。 一般情况下，调幅指数都小于1，调制效率很低，即载波分量占据大部分信号功率，有信息的两个边带占有的功率较小。 第13页/共116页第十三页，共117页。14AM调制(tiozh)的优缺点问题：能否去掉不带信息的载波(zib)，提高调制效率？抑制载波双边带调制第14页/共116页第十四页，共117页。15ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS第15页/共116页第十五页，共117页。16 时域表示(biosh)抑制(yzh)载波OtOtm(t)DSB信号的包络(bo lu)不再与调制信号的变化规律一致需采用相干解调（同步检波）调制信号m(t)的过零点处高频载波相位有180o突变（2）双边带调制（DSB）ttmtscDSBcos)()(第16页/共116页第十六页，共117页。17DSB信号(xnho)频谱分析DSB信号节省了载波功率，调制效率为100频带宽度仍是调制信号带宽的两倍上、下两个边带是完全对称的问题：能否只传输其中一个边带，节省带宽？单边带调制(tiozh)()(21)(ccDSBMMS第17页/共116页第十七页，共117页。18第18页/共116页第十八页，共117页。19F+(w)/2F-(w)/2F+(w-wc)/4F-(w+wc)/4F+(w+wc)/4F-(w-wc)/4低通滤波器高通滤波器第19页/共116页第十九页，共117页。201,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH滤除下边带:滤除上边带: 1( )()()2SSBccSMMH第20页/共116页第二十页，共117页。21 1( )()()2SSBccSMMH以下边带为例： 1sgn()sgn()2ccH其中(qzhng)，1()sgn()()sgn()4ccccMM1()()4ccMM1( )cos2cm tt1( )sin2cm tt第21页/共116页第二十一页，共117页。22ttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(SSB的时域表示(biosh)式：11( )( )cos( )sin22SSBccstm ttm tt上边带下边带第22页/共116页第二十二页，共117页。23一般(ybn)情况：单音调制(tiozh)：第23页/共116页第二十三页，共117页。241/2SSBSSBHSSBDSBBfPP工程(gngchng)实现困难？第24页/共116页第二十四页，共117页。25损失(snsh)部分残留部分第25页/共116页第二十五页，共117页。26残留边带信号(xnho)的频谱: ( )VSBDSBSSH1()()( )2ccMMH 第26页/共116页第二十六页，共117页。27 从接收端分析(fnx)滤波器的设计条件! VSB( )cospcststt乘法器输出(shch): (2)( )()/4pccSMMH( )(2)()/4ccMMH 对应频谱:搬移到2的高频分量,低通滤波后去除!第27页/共116页第二十七页，共117页。281( )( )()()4dccSMHH 若输出无失真地恢复调制信号m(t)，则传递函数必须(bx)满足：()()ccHHH常数，其中，H 调制信号的截止角频率。第28页/共116页第二十八页，共117页。29()()ccHHH常数，第29页/共116页第二十九页，共117页。30残留(cnli)“部分上边带”残留(cnli)“部分下边带”第30页/共116页第三十页，共117页。31一般(ybn)情况：单音调制(tiozh)：第31页/共116页第三十一页，共117页。32 0coscm ttm cossinccm ttm tt coscm tt cossinccm ttm ttAMDSBSSBVSB2fH时域表达式带宽(di kun)2fHfHfH2fH调制(tiozh)方式第32页/共116页第三十二页，共117页。33例5-1已知调幅信号(xnho)的表达式为SAM(t)=1.25cos2(104)t+4cos2(1.1104)t+1.25 cos2(1.2104)t试求：1)载频为多少？ 2)调幅指数为多少？ 3)调制频率为多少？1)载频为：2)调幅指数为: 3)调制频率为：34( )42.5cos(210 ) cos(21.1 10 )AMsttt解：02.50.6254fAMAA421.1 10 rad/s3210 rad/s第33页/共116页第三十三页，共117页。34幅度(fd)调制都属于线性调制，它的解调方式有两种：非相干解调(ji dio)： 利用信号的幅度信息。仅适用于标准 调幅信号的解调(ji dio)。相干解调：有本地载波参与解调，利用信号的幅度 信息和相位(xingwi)信息，可适用于各种幅度调 制方式信号的解调。第34页/共116页第三十四页，共117页。35相干解调器的一般(ybn)模型 I、相干(xinggn)解调 第35页/共116页第三十五页，共117页。36( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st ( )cos111( )( )cos2( ) in2222pmcIIcQcsts tts ts tts t st 1( )2dIststm t已调信号(xnho)的表达式: 与相干(xinggn)载波相乘:低通滤波:各种线性调制方式sI(t)都包含了m(t)信息!第36页/共116页第三十六页，共117页。37 /2/2IIQQccccSjSSSS 1/ 2pccSS /222/4IIIccSSS22/ 4QQccjSS /2/2dIMSS 经乘法器后：低通滤波： 相干解调(ji dio)利用了已调信号中的幅度和相位信息。提取同相分量而抑制正交分量，能够无失真的恢复出原调制信号，可用于各种调制方式。相干(xinggn)解调器频域分析输入(shr)信号：第37页/共116页第三十七页，共117页。38 0coscospccstm tttm 01 cos2/2cm ttm /2dstm t低通滤波和隔直后，2）双边(shungbin)带信号与本地(bnd)载波c(t)相乘, 2cospcstm tt cos2/2cm tm tt低通滤波后， /2dstm t1）标准调幅信号第38页/共116页第三十八页，共117页。393、单边带信号(xnho) NoImage 211cossincos22pcccstm ttm ttt cos2sin2/4ccm tm ttm tt /4dstm t本地(bnd)载波c(t)相乘经低通滤波后，4、残留边带信号(xnho)与本地载波c(t)相乘 211cossincos22pcccstm ttm ttt cos2sin2/4ccm tm ttm tt经低通滤波后， /4dstm t第39页/共116页第三十九页，共117页。40 0cosAMcstm ttm 0maxmmt 00pstmtmtmm dstm t标准(biozhn)调幅信号的包络检波输入(shr)信号是AM信号且满足条件则经包络检波和低通后取出的幅度(fd)为 再经隔直流电路，得到包络检波非相干解调的最常用电路。具有电路简单、检波效率高等优点。但只能用于AM波的解调。DCRsd(t)sAM(t)第40页/共116页第四十页，共117页。41 cossiniccscn tnttnttAWGN平稳(pngwn)窄带高斯噪声 cosicn tV ttt 222icsintntntN同相分量(fn ling)正交分量平均功率为N i1.0f0ff0B Hf若白噪声的单边功率谱密度为n00iNn B带宽应等于已调信号的频带宽度，当然也是窄带噪声ni(t)的带宽 ，若（AM/DSB）带通滤波器的带宽是2fH第41页/共116页第四十一页，共117页。42( )( )cos( )siniccscn tn ttn tt2220( )( )( )iicsNn tn tn tn Bni(t)为平稳窄带高斯(o s)噪声:解调器输入(shr)噪声功率:带通滤波器带宽单边功率谱密度第42页/共116页第四十二页，共117页。432oo2oo( )( )Sm tNn t解调器输出有用信号的平均功率解调器输出噪声的平均功率iiNSNSG/00)()(22tntsNSimii功率解调器输入噪声的平均平均功率解调器输入已调信号的信噪比增益(zngy)定义:其中,第43页/共116页第四十三页，共117页。44 ( )ms t LPF BPF )(tn ( )ms t )(tni )(tno o( )m t cosct 第44页/共116页第四十四页，共117页。45ttmtscmcos)()(211( )cos( )( )cos222ccm ttm tm tto1( )( )2m tm t22oo1( )( )4Sm tm t第45页/共116页第四十五页，共117页。46n输出噪声功率:ttnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)( )/2 ( )cos2( )sin2/2cccscn tn ttn tto1( )( )2cn tn t22oo0111( )( )444ciNn tn tNn B带通滤波器带宽(di kun)2fH第46页/共116页第四十六页，共117页。47)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(2122oo01( )( )414im tSm tNn BN第47页/共116页第四十七页，共117页。48oo/2/DSBiiSNGSN第48页/共116页第四十八页，共117页。49o01144iNNn Bo1( )( )4mtm t22oo1( )( )16Sm tm t带通滤波器带宽(di kun)fH22oo00( )/16( )/44Sm tm tNn Bn B解调器输出信号: 平均功率: 输出信噪比:第49页/共116页第四十九页，共117页。50 )(21)(2141sin)(cos)(41)(2222tmtmttmttmtsSccmi21( )4m tBntmBntmNSii02024)()(41第50页/共116页第五十页，共117页。51oo/1/SSBiiSNGSN第51页/共116页第五十一页，共117页。52DSB和SSB两者的输出信噪比是在不同的输入(shr)信号功率情况下得到的。如果我们在相同的输入信号功率Si，相同输入噪声功率谱密度n0，相同基带信号带宽条件下，对这两种调制方式(fngsh)进行比较，可以发现它们的输出信噪比是相等的。 结论：DSB和SSB信号(xnho)的抗噪声性能是相同的，但双边带信号(xnho)所需的传输带宽是单边带的2倍 第52页/共116页第五十二页，共117页。53 0( )cosAMcstmm ttm0为载波(zib)幅度，m(t)为调制信号。这里仍假设m(t)的均值为0， ( )( )cossiniccscn tn ttn tt 222022iAMmtmSst 20iiNntn B 22002iiAMmmtSNn B 0( )/2stm t解调器的输入(shr)信号解调器的输入(shr)噪声解调器的输入信噪比解调器的输出信号解调器的输出噪声解调器的输出信噪比(3) AM相干解调的抗噪声性能 220( )/24mtSm t 01( )2cntn t 220001144cNntntn B 2000AMmtSNn B 200220/2/AMAMiiAMSNmtGSNmmt第53页/共116页第五十三页，共117页。54 ( )mst BPF )(tn ( )is t )(tni ( )on t o( )s t 包络检波 检波输出电压正比于输入(shr)信号的包络变化 第54页/共116页第五十四页，共117页。552220 ( )( )22immmtSstBntnNii02)(2200 ( )2iiSmmtNn B带通滤波器带宽(di kun)2fH第55页/共116页第五十五页，共117页。56n当包络检波器的传输系数(xsh)为1时，则检波器的输出就E(t)。0( )( ) ( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccs tn tmm tn tt n ttE ttt220( )( )( )( )csE tmm tn tn t0( )( )( )( )scn ttarctgmm tn t其中(qzhng),第56页/共116页第五十六页，共117页。57220( )( )( )csmm tn tn t22200( )( )2( )( )( )( )ccsE tmm tmm t n tn tn t200120000( )2( )( )2( )( ) 1( )( )( ) 1( )cccmm tmm t n tn tmm tmm tn tmm tmm t0( )( )cmm tn t12(1)1,12xxx 当时大信噪比情况(qngkung)有用(yu yn)信号与噪声独立分成两项第57页/共116页第五十七页，共117页。582o ( )Smt22o0( )( )ciNn tn tn B2oo0 ( )SmtNn B2oo220/2 ( )/ ( )AMiiSNmtGSNmmt 第58页/共116页第五十八页，共117页。59220( )( )( )csmm tn tn t22200( )( )( )( )2( )( )cscE tmm tn tn tn t mm t220( )( )2( )( )cscn tn tn t mm t220222( )( )( )( ) 1( )( )ccscsn t mm tn tn tn tn t02( )( ) 1cos ( )( )mm tR ttR t)()()(22tntntRsc)()()(tntnarctgtcs小信噪比情况(qngkung)其中R(t) 和 (t) 代表噪声(zoshng)的包络及相位：第59页/共116页第五十九页，共117页。600( )( )R tmm t0( )( ) 1cos ( )( )mm tR ttR t02( )( )( ) 1cos ( )( )mm tE tR ttR t0( ) ( )cos ( )R tmm tt因为(yn wi)输出没有单独的信号(xnho)项，有用信号(xnho)被噪声扰乱12(1)12xx 第60页/共116页第六十页，共117页。61调，解调器输出端总是单独存在(cnzi)有用信号项。门限(mnxin)效应第61页/共116页第六十一页，共117页。62效应，输出信噪比急剧恶化，系统无法正常工作。第62页/共116页第六十二页，共117页。63 例如：对于(duy)100%的调制，且m(t)是单频正弦信号，这时AM 的最大信噪比增益为2/3。第63页/共116页第六十三页，共117页。64调制(tiozh)的作用、调制(tiozh)的分类AM、DSB、SSB和VSB调制（时域、频域、功率(gngl)分析）线性调制的一般模型(mxng)（滤波法和相移法）相干/非相干解调调幅指数、调制效率VSB滤波器需满足的特性滤波法和相移法产生抗噪声性能分析AM信号相干/非相干解调制度增益 小信噪比门限效应频率相位误差的影响第64页/共116页第六十四页，共117页。65角度(jiod)调制时间域上的特点：幅度(fd)始终不变；角度（频率、相位）在变化。 载波的相位角受调制信号的控制而变化，产生具有恒定振幅和瞬时相角(t)的正弦波，称之为角度调制。 相位调制 PM 频率调制 FM非线性调制m (f )sm (f )频谱之间没有线性对应关系 角度调制方式调制前后频率分量不是线性对应关系，经调制后将原来的频谱扩展到非常宽的频率范围之内传输，所以属于非线性调制。第65页/共116页第六十五页，共117页。66 0coscs tAtt 000coscos()cc tAtAt1、未调制(tiozh)载波2、角调制(tiozh)后瞬时相位瞬时相位偏移瞬时频率瞬时频率偏移 ( )cttt( ) t cdtdttdtdt dtdtm(t) A(t) 幅度调制 m(t) 角度调制( )( )cttt固有相位固有频率第66页/共116页第六十六页，共117页。67( )( )PMtKm t( )cos( )PMcPMstAtKm t时域表达式:第67页/共116页第六十七页，共117页。68瞬时(shn sh)相位：调相波的表达式：KPM称为(chn wi)调相灵敏度，单位为弧度/伏( )( )cPMttKm t瞬时(shn sh)相位偏移: PMtKm t瞬时相位偏移随调制信号m(t)而线性变化；最大相移： maxPMPMKm t( )cos( )PMcPMstAtKm t第68页/共116页第六十八页，共117页。69调相波的表达式：瞬时(shn sh)频率：( )( )/( )/cPMtdtdtKdm tdt瞬时(shn sh)频率偏移：( )/PMKdm tdt最大频偏：max( )/PMPMKdm tdt( )cos( )PMcPMstAtKm t第69页/共116页第六十九页，共117页。70( )cosmmmcm tAt( )coscosPMcPMmstAttsincPMmmt瞬时(shn sh)频率：最大频偏：PMPMmPMmmKA最大相偏：PMPMPMmKA调相指数(zhsh)瞬时(shn sh)相位：coscPMmtt第70页/共116页第七十页，共117页。71( )( )FMdtKm tdt ( )tFMtKmd ( )costFMcFMstAtKmd相位(xingwi)偏移:时域表达式:式中KFM-调频灵敏度，单位是rad/sV。 第71页/共116页第七十一页，共117页。72瞬时(shn sh)频率：KFM称为调频(dio pn)灵敏度，单位为弧度/秒/伏( )( )cFMtKm t瞬时频率(pnl)偏移: ( )FMdtKm tdt瞬时频率偏移随调制信号m(t)而线性变化；最大频偏： maxFMFMKm t调频波的表达式： ( )costFMcFMstAtKmd第72页/共116页第七十二页，共117页。73调频(dio pn)波的表达式：瞬时(shn sh)相位： ( )tcFMttKmd瞬时(shn sh)相位偏移：最大相移： maxtFMFMKmd tFMKmd ( )costFMcFMstAtKmd第73页/共116页第七十三页，共117页。74调频指数(zhsh)教材为mf ( )coscostFMcFMmmstAtKAtdtcossincFMmAtt最大相偏：/FMFMFMmmKAcoscFMmmt瞬时(shn sh)频率：最大频偏：FMFMmFMmKA瞬时(shn sh)相位：sincFMmtt( )cosmmmcm tAt第74页/共116页第七十四页，共117页。75还是调频信号。 ( )costFMcFMstAtKmd( )cos( )PMcPMstAtKm t第75页/共116页第七十五页，共117页。76 （a）直接调频(dio pn) （b）间接调频(dio pn) (c) 直接(zhji)调相 (d) 间接调相适用于宽带调制 适用于宽带调制 适用于窄带调制 实际相位调制器的调制范围有限 第76页/共116页第七十六页，共117页。772(1)2()FMFMmmBfff 理论(lln)上调频信号的频带宽度为无限宽! 边频幅度随n增大而减小，所以认为频谱有限。通常信号频带宽度应包括幅度大于未调载波10%以上的边频分量。当FM1时,nFM +1以上的边频幅度均小于0.1。有效带宽:第77页/共116页第七十七页，共117页。78 调频信号所有频率分量的平均功率之和为常数(chngsh)且等于原来未调制的载波功率。调制前后总的功率不变，只是将原来载波功率中的一部分分配给每个边频分量。调制的过程使功率进行了再分配。 不同时将有不同的分配。FM信号(xnho)功率：第n对边频功率：载波功率：22000()2FMASJ2202()2nnFMASJ222200( )()22FMFMnFMnAASstJ第78页/共116页第七十八页，共117页。79 100MHz的载波(zib)，受振幅为1v的10KHz的单频正弦调频，最大频偏为1MHz， 求: 1) FM信号的带宽 ； 2) 调制信号幅度加倍时，FM信号的带宽； 3) 调制信号频率加倍时，FM信号的带宽；1) 调制信号幅度增大，使最大频偏增加，带宽也增加；2) 调制信号频率增大，由于不改变(gibin)最大频偏，因此带宽增加很少。讨论(toln)：644212(/1)2(10 /101) 102.02FMFMmFMmmmWKAMHz644212(/1)2(2 10 /101) 104.02FMFMmFMmmmWKAMHz644212(/1)2(10 /(2 10 ) 1) 2 102.04FMFMmFMmmmWKAMHz 1)2)3)例5-5第79页/共116页第七十九页，共117页。80直接(zhji)法就是用调制信号直接(zhji)控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化 优点(yudin):在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏。缺点:频率稳定度不高。锁相环（PLL）调制器，可以(ky)获得高质量的FM或PM信号。其载频稳定度很高，可以(ky)达到晶体振荡器的频率稳定度 1、直接法压控振荡器自身就是一个FM调制器，因为它的振荡频率正比于输入控制电压，即：i(t)=c+Kf m(t) 第80页/共116页第八十页，共117页。81倍频器的作用是提高调频(dio pn)指数，从而获得宽带调频(dio pn) 第81页/共116页第八十一页，共117页。82相干解调(ji dio)：只适用于NBFM、NBPM信号非相干解调(ji dio)：适用于所有FM和PM信号 窄带调频信号可以分解(fnji)成为正交分量和同相分量，而相干解调则是抑制一种分量提取一种分量。带通滤波器低通滤波器微分器SNBFM(t)si(t)sp(t)sd(t)so(t)c(t)=-sinct 一、相干(xinggn)解调第82页/共116页第八十二页，共117页。83带通滤波器低通滤波器微分(wi fn)器SNBFM(t)si(t)sp(t)sd(t)so(t)c(t)=-sinct 1、相干解调 (只适用(shyng)于NBFM、NBPM信号)相乘(xin chn)后，00( )cos( )sintNBFMcFMcstAtA Kmdt低通后，微分后， m(t)调制信号存在于正交分量中0( )( )/2tdFMs tA Kmd0( )( )/2oFMs tA Km t00( )sin2( )(1 cos2)/22tpcFMcAs ttA Kmdt 第83页/共116页第八十三页，共117页。84注意：相干解调仅适用于窄带角度调制(tiozh)信号的解调带通滤波器低通滤波器SNBPM(t)si(t)sp(t)so(t)c(t)=-sinct 窄带调相信号相干解调原理框图窄带调相与窄带调频类似，只是(zhsh)不需要微分器。第84页/共116页第八十四页，共117页。85三种方法(fngf)：鉴频器解调、环路解调器、频率反馈解调器 BPF限幅器d/dt包络检波LPFsFM(t)si(t)sd(t)so(t)原理：将频率变化转化(zhunhu)为幅度变化之后检出幅度变化；组成：由微分器和包络检波器组成。鉴频器KD1、FM信号非相干解调第85页/共116页第八十五页，共117页。86削去调频波在传输过程中引起的幅度(fd)变化部分，变成固定幅度(fd) 0cos( )tFMcFMstAtKmd将幅度恒定的调频(dio pn)波变成调幅调频(dio pn)波 从幅度变化(binhu)中检出调制信号 缺点：对于由信道噪声和其他原因引起的幅度起伏也有反应 a) FM信号限幅带通滤波器低通滤波器微分器si(t)sd(t)sp(t)so(t)包络检波器sFM(t)鉴频器 0d/d( ) sin( )tFMcFMcFMsttAKm ttKmd 00( )DFMstK KA m t1、鉴频器 0( )dDcFMs tK AKm t二、非相干解调(适用于所有调角信号)三种方法：鉴频器解调、环路解调器、频率反馈解调器 第86页/共116页第八十六页，共117页。87SPM(t)=A0cosct+KPMm(t)sp(t) = dsPM(t)/dt= -A0c+KPMdm(t)/dt sinct+KPMm(t)sd(t)= KDKPMA0dm(t)/dtso(t)=sd(t)dt= KDKPMA0m(t) m(t)带通滤波器限幅器鉴频器LPFsPM(t)si(t)sd(t)so(t)积分器sP(t)增加一个积分器各点信号(xnho)表示： 调频信号的解调有相干解调和非相干解调两种。相干解调仅适用于窄带调频信号，且需同步信号；非相干解调适用于窄带和宽带调频信号，而且(r qi)不需同步信号，因而是FM系统的主要解调方式。第87页/共116页第八十七页，共117页。88窄带调频信号(xnho)相干解调的抗噪声性能窄带调相信号相干解调(ji dio)的抗噪声性能 信噪比增益为： 输出信噪比为：对于单音调制: 2223003/oFMHoNBFMSA KmtnN 2222222max66/FMNBFMFMHHmtGKmtm t23NBFMFMG 输出信噪比为： 222300/oPMHoNBPMSA KmtnN 信噪比增益为： 22222max22NBPMPMFMmtGKmtm t 对于单音调制:2NBPMPMG第88页/共116页第八十八页，共117页。89 单音调制时在不同(b tn)调制指数下，调频解调器的输出信噪比与输入信噪比的关系曲线。1、门限值与调制指数有关，调制指 数越大，门限值越高。一般认为 门限值为10dB左右。2、在门限值以上(yshng)时，(So/No)FM与(Si/Ni)FM呈线性关系，且调制指数越大，输出信噪比的改善越明显。第89页/共116页第八十九页，共117页。90 门限效应是FM系统存在的一个实际问题,尤其在远距离通信(tng xn)和卫星通信(tng xn)等领域中。实际中降低门限值（门限扩展）有两类方法： 1、采用锁相环解调器和负反馈解调器，门限(mnxin)比一般鉴频器的门限(mnxin)电平低610dB。 2、采用“预加重”和“去加重”技术改善调频解调器的输出信噪比，相当于改善了门限(mnxin)。第90页/共116页第九十页，共117页。91 鉴频器输出噪声功率谱随频率呈抛物线形状增大，但在调频广播中所传送(chun sn)的语音信号能量却主要分布在低频端，所以高频端输出信噪比明显较小。 去加重：在解调器输出端接一个传输特性随频率增加(zngji)而滚降的线性网络Hd (f) ，将调制频率高频端的噪声衰减，使总的噪声功率减小。 预加重：在调制器前加入一个预加重网络Hp(f) ，人为地提升调制信号的高频分量，以抵消去加重网络的影响。第91页/共116页第九十一页，共117页。922( )( )( )HHHHfdffddfPf dfPfHfdf 由于信号功率没有发生变化，调频解调器的输出信噪比的改善程度用加重前后输出噪声(zoshng)功率的比值确定。1( )( )pdHfHf 在保持(boch)信号传输带宽不变的条件下，可使输出信噪比提高6dB左右。第92页/共116页第九十二页，共117页。93 WBFM抗噪声(zoshng)性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪声(zoshng)性能次之，AM抗噪声(zoshng)性能最差。第93页/共116页第九十三页，共117页。94 设调频与调幅信号均为单音调制，调制信号频率为fm，调幅信号为100%调制。当两者的接收(jishu)功率Si相等，信道噪声功率谱密度n0相同时，比较调频系统与调幅系统的抗噪声性能。220000(/)4.54.5()(/)FMFMFMAMAMSNWSNW调频系统以带宽换取抗噪声(zoshng)性能！第94页/共116页第九十四页，共117页。952AMHW2DSBHWSSBHW1 2VSBHWBBHW 1）SSB系统(xtng)和基带系统(xtng)频带利用率最高； 2）FM系统(xtng)频带利用率最低。2(1)FMFMHW第95页/共116页第九十五页，共117页。96AM： 优点：接收设备简单(jindn)； 缺点：频带利用率低，功率利用率低，抗干扰能力差； 应用：通信质量要求不高的场合，目前主要用在中波和短波的调幅广播中 。DSB： 优点：功率利用率高； 缺点(qudin)：接收要求同步解调，设备较复杂 ； 应用：只用于点对点的专用通信，运用不太广泛。 第96页/共116页第九十六页，共117页。97SSB： 优点：功率利用率和频带利用率都较高 ； 缺点：发送和接收设备都复杂 ； 应用：频带比较(bjio)拥挤的场合，如短波波段的的无线电广播和频分多路复用系统中。VSB： 在VSB系统中，附加一个(y )足够大的载波，用包络检波法解调合成信号（VSB+C）。 优点：综合了AM、SSB和DSB三者的优点 ； 应用：商用电视广播系统 。第97页/共116页第九十七页，共117页。98WBFM： 优点：幅度恒定(hngdng)不变，对非线性器件不甚敏感，抗干扰能力强 ； 缺点：频带利用率低，存在门限效应 ； 应用：长距离高质量的通信系统中，如空间和卫星通信、调频立体声广播、超短波电台等 。NBFM： 优点：相干解调时不存在门限效应 ； 应用：小型(xioxng)通信机 。第98页/共116页第九十八页，共117页。99角度调制的概念（PM，FM）（瞬时相位(xingwi)/偏移、瞬时频率/偏移、两者关系）窄带角度调制（时域、频谱、复包络、实现(shxin)框图）角度(jiod)调制信号的产生和解调相干/非相干解调（相干解调只适用于窄带，鉴频法）抗噪声性能分析相干解调、非相干解调（大信噪比、小信噪比/门限效应）宽带角度调制（时域、频谱、功率、带宽）直接法/间接法第99页/共116页第九十九页，共117页。100 频分多路传输是指利用不同频率的副载波(zib)作为分路信号，以便在同一个信道上同时传输多个信息的技术。 1、若相邻信号(xnho)之间产生相互干扰，将会使输出信号(xnho)产生失真，所以应合理选择载波频率。 2、可用于传输模拟信号，也可用于传输数字信号。充分利用信道的频带资源，提高信道利用率！第100页/共116页第一百页，共117页。101HHHHFN()F1()F2()F3()f1 (t)tf2 (t)tf3 (t)tfN (t)t第101页/共116页第一百零一页，共117页。102 各路基带信号首先通过(tnggu)低通滤波器(LPF)限制基带信号的带宽，避免它们的频谱出现相互混叠。第102页/共116页第一百零二页，共117页。103 各路都有一个副载波振荡器，以产生频率为01， 02， 0N的正弦波，将信号f1(t)， f2(t)，fN(t)分别为它们进行(jnxng)调制而实现频谱搬移。这种调制称为第一次调制或副载波调制。将各路已调制副载波相加，形成多路信号或综合信号第103页/共116页第一百零三页，共117页。104多路信号仍属于基带信号，可以直接通过电缆或专用导线传输到接收端。为了实现无线传输，还需将多路信号对射频载波(zib)再作一次调制，我们称为这种调制为第二次调制或主载波(zib)调制。第104页/共116页第一百零四页，共117页。105 为防止各路信号间的相互串扰，在相邻两路之间留有一定的保护(boh)间隔Wg。W01W02W03W0NW0NW03W02W01SN()S1()S2()S3()Ss()WgHHHHFN()F1()F2()F3()第105页/共116页第一百零五页，共117页。106 若副载波采用单边带调幅（SSB），且各路已调信号频谱之间不留保护间隔Wg，则多路SSB信号的带宽为NH。它是副载波各种( zhn)调制体制中多路信号带宽最窄的一种。第106页/共116页第一百零六页，共117页。107相互干扰。第107页/共116页第一百零七页，共117页。108FDM实例(shl)一：北美模拟电话多路复用系统 为了高效地利用带宽进行传送，多路载波电话系统(xtng)按照CCITT建议，采用单边带调制频分复用方式。 在分层结构，由12路电话复用为一个基群(Basic Group)；5个基群复用为一个超群(Super Group)，共60路电话；由 10 个超群复用为一个主群(Master Group)，共600路电话。如果需要传输更多路电话， 可以将多个主群进行复用，组成超主群。第108页/共116页第一百零八页，共117页。109一个基群(Basic Group)由12路电话(dinhu)复用组成，每路电话(dinhu)占4kHz带宽，采用单边带下边带调制(LSB)，12路电话(dinhu)共48kHz带宽，频带范围为 60108 kHz。或采用单边带上边带调制(USB)，频带范围为148 196 kHz。 每路电话信号的频带限制在 3003400Hz，为了在各路已调信号间留有保护间隔(jin g)，每路电话信号取4000 Hz作为标准带宽。第109页/共116页第一百零九页，共117页。110 一个基本超群(Basic Supergroup)由5个基群复用(f yn)组成，共60路电话。 5个基群采用单边带下边带合成，频率范围为312552kHz，共240kHz带宽。 或采用单边带上边带合成，频率范围为60300kHz。第110页/共116页第一百一十页，共117页。111 一个基本主群(Basic Mastergroup)由10个超群复用组成， 共600路电话。主群频率配置方式(fngsh)共有两种标准：L600和U600。L600的频率范围为602788kHz，U600的频率范围为5643084kHz。第111页/共116页第一百一十一页，共117页。112LRLR下 边 带LR上 边 带辅 助通 信 通 道导 频载 频D SB-SC019152338535975f / kH z 调频立体声广播系统占用频段为88108 MHz，采用FDM方式。在调频之前，首先采用抑制载波双边带调制将左右两个声道信号之差(L-R)与左右两个声道信号之和(L+R)实行频分复用。 015 kHz用于传送(L+R)信号，2353 kHz用于传送(L-R)信号， 5975kHz用作辅助通道。在19 kHz处发送一个单频信号，用于接收端提取(tq)相干载波和立体声指示。FDM实例二：调频(dio pn)立体声广播第112页/共116页第一百一十二页，共117页。11338 kHz振 荡 器2衰 减L RL R左 声 道L右 声 道R去 调 频 发 射 机(a)LPF0 15 kHzBPF23 53 kHzLPF0 15 kHz导 频 滤 波19 kHz2LR来 自 鉴 频 器立 体 声 指 示(b)12(L R)12(L R)FM广播系统发送(f sn)与接收原理图基带19KHzDSB本地(bnd)载波第113页/共116页第一百一十三页，共117页。114 复合调制：对同一(tngy)载波进行两种或更多的调制。 多级调制：将同一基带信号实施两次或更多次的调制过程(guchng)，它们可以相同也可以不同。调频调幅波SSB/SSB，SSB/FM等第114页/共116页第一百一十四页，共117页。第115页/共116页第一百一十五页，共117页。116感谢您的观看(gunkn)！第116页/共116页第一百一十六页，共117页。NoImage内容(nirng)总结会计学。模拟通信系统的原理，各种模拟调制方式及抗噪声性能比较。连续波调制：载波信号是连续波形。信息和相位信息，可适用于各种幅度调。同相分量而抑制(yzh)正交分量，能够无失真的恢复出原调制信。包络检波非相干解调的最常用电路。信噪比增益(制度增益)。例5-5。其载频稳定度很高，可以达到晶体振荡器的频率稳定度。窄带调相与窄带调频类似，只是不需要微分器。预加重和去加重。优点：功率利用率和频带利用率都较高。感谢您的观看第一百一十七页，共117页。